مدل‌سازی کاهش تراوایی سازند در اثر رسوب آسفالتین با رویکردی بر نظریه‌های فیلتراسیون

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعت نفت

2 استادیار و مسئول اجرایی دوره مهندسی نفت دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

اگرچه تاکنون مدل‌‌های بسیاری برای پیش‌بینی افت تراوایی در اثر تشکیل رسوب ذرات آسفالتین در سازند ارائه شده‌اند، مدل‌سازی حاضر، با رویکردی جدید نسبت به تحقیقات قبلی و به صورت نسبتا تحلیلی به بررسی اثرات هیدرودینامیکی حضور رسوب آسفالتین در سازند خواهد پرداخت. در این پژوهش، برای یافتن میزان کاهش تراوایی مغزه در اثر رسوب آسفالتین، از تغییرات شعاع هیدرولیک محیط متخلخل استفاده می‌شود. ایدة اصلی در مدل‌سازی حاضر این گونه بیان می‌شود که با رسوب کردن ذرات درون سازند، علاوه بر آن که فضای خالی دردسترس سیال برای حرکت کاهش پیدا می‌کند، مقداری از پتانسیل جریان سیال هنگام عبور از لابه‌لای ذرات رسوب‌کرده به علت نیروی درگ کاسته می‌شود. این کاهش پتانسیل جریانی به کم شدن تراوایی سازند می‌انجامد. در این پژوهش، با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از تغییر توزیع نسبی شعاع ذرات با گذر زمان و با این فرض که این توزیع در داخل و خارج محیط متخلخل یکسان است، اعدادی برای کاهش تراوایی به دست آمدند که با نتایج حاصل در مقالات موجود مطابقت می‌کرد. مدلسازی با استفاده از نرم‌افزار MATLAB انجام و برنامه‌ای برای محاسبه تغییر نسبی تراوایی بعد از تخریب سازند نوشته شد. از امتیازات این روش این است که نسبتا تحلیلی است و در آن از تقریب‌های عددی استفاده نشده است. این نکته باعث انعطاف‌پذیری بیشتر مدل در حل مسائل گوناگون تخریب سازندی می‌شود. علاوه برآن، این مدل دینامیک می‌تواند با معلوم بودن تابعیت تغییرات توزیع شعاع ذرات رسوب با زمان، پیشرفت فرآیند رسوب‌گذاری را پیش‌بینی کند.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Model for Permeability Reduction Due to Asphaltene Formation Damage with an Approach to Filtration Theories

نویسندگان [English]

  • Arash Rabbani 1
  • Mohammad Hossein Ghazanfari 2
1 Petroleum University of Technology
2 Assistant professor in Petroleum Engineering Sharif University of Technology
چکیده [English]

Although there have been several models for predicting the asphaltene-induced permeability reduction, the present study investigates the hydrodynamic effects of asphaltene deposition in the porous media with a novel and partially analytical approach. In order to find the amount of permeability reduction, we have modeled the variations of hydraulic radius. The main idea for modeling the permeability reduction is the fact that by deposition of the particles, the available void space is reduced. Also, the drag force between the particles and the fluid reduces the flow potential. In this paper, using the size variation of the asphaltene particles during flocculation, with assuming that the size distribution is equal inside and outside the porous medium, permeability reduction is obtained and matches with the existing experimental results. Modeling is done using MATLAB and a code is written for calculating the permeability reduction due to formation damage. This model is partially analytical and do not use numerical estimations, thus it is flexible to be applied for other formation damage problems. In addition, this modeling can predict the deposition process if the changes of the particle size distribution is known as a function of time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Formation Damage
  • Relative Frequency of Particle Size
  • Rock Hydraulic Radius
  • Filtration

[1]. Najafi I., Mousavi S. M. R.,  Ghazanfari M. H.,  Ghotbi C.,  Ramazani A.,  Kharrat R. and Amani M., “Quantifying the role of ultrasonic wave on kinetics of Asphaltene aggregation in toluene-pantane mixture,” Petroleum Science and Technology, Vol. 29, Issue 9, pp. 966 – 974, 2011.##

[2]. Rastegari K., Svrcek W. Y. and Yarranton H. W., “Kinetics of asphaltene flocculation,” Ind. Eng.Chem. Res. 43, pp. 6861-6870, 2004.##

[3]. Gruesbeck C. and Collins R. E., “Entrainment and deposition of fine particles in porous media,” SPE Journal, Vol. 22, No. 6, pp. 847-856, 1982.##

[4]. Khilar K. C., Vaidya R. N. and Fogler H. S., “Colloidally-induced fines release in porous media,” Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 4, pp. 213-221, 1990.##

[5]. Civan F., “Improved permeability equation from the bundle-of-leaky-capillary-tubes model,” In SPE Production Operations Symposium, 2005.##

[6]. Ali M. A., and Islam M. R., “The effect of asphaltene precipitation on carbonate-rock permeability: an experimental and numerical approach,” Old Production & Facilities Vol. 13. No. 3, pp. 178-183, 1998.##

[7]. Leontaritis K., “Asphaltene near-wellbore formation damage modeling,” In SPE Formation Damage Control Conference, 1998.##

[8]. Leontaritis K., and Ali Mansoori G., “Asphaltene deposition: a survey of field experiences and research approaches,” Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 1.3, pp. 229-239, 1988.##

[9]. Stein P. C., “A study of the theory of rapid filtration of water through sand. Diss. Massachusetts Institute of Technology,” Department of Civil and Sanitary Engineering, 1940.##

[10]. McDowell L. M., Hunt J. R. and Sitar N., “Particle transport through porous media,” Water Recourse Research, Vol. 22, No. 13, pp. 1901-1921, 1986.##

[11]. Zitoun K. B., Sastry S. K. and Guezennec Y., “Investigation of three dimensional interstitial velocity, solids motion and orientation in solid-liquid flow using particle tracking velocimetry,” International Journal of Multiphase Flow 27, pp. 1397-1414, 2001.##

[12]. Lanfrey P. Y., Kuzeljevic Z. V., and Dudukovic M. P., “Tortuosity model for fixed beds randomly packed with identical particles,” Chemical Engineering Science, Vol. 65, No. 5, pp. 1891-1896, 2010.##

[13]. Carman P. C., “Flow of gases through porous media,” Butterworths Scientific Publications, pp. 12-33, 1956.##

[14]. Rege S. D. and H. Fogler S., “A network model for deep bed filtration of solid particles and emulsion drops,” AIChE Journal, Wiley Online Library, 1988.##

[15]. McCabe W. L., “Unit Operations of chemical engineering,” 7th edition, McGraw Hill Chemical Engineering Series, p. 127, 2005.##

[16]. Ergun S., “Flow through packed columns,” Chemical Engineering Progress, Vol. 48, pp. 89-94, 1952.##

[17]. Poiseuille J. M., “Recherches experimentales sur le mouvement des liquides dans les tubes de tres-petits diametres,” Imprimerie Royale, 1844.##

[18]. Hematfar V., Kharrat R., Ghazanfari M., and Bagheri M., “Modeling and optimization of asphaltene deposition in porous media using genetic algorithm technique,” In International Oil and Gas Conference and Exhibition in China, 2010.##